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大方電廠核相儀結焦的原因及對策

  1、前言
大方發電有限公司＃1爐係東方鍋（guō）爐廠生產的DG1025/18.2－II15型亞臨界、一次中間再熱、自然循環固態排渣、“W”火焰燃燒汽包爐。設計參數（shù）為：過熱蒸汽流量：1025t∕h；過（guò）熱蒸汽出口壓力（lì）17.35MPa；過熱蒸汽出口溫度540℃。再熱蒸汽流（liú）量：844.16 t∕h；再熱蒸汽入口壓力（lì）3.91MPa；再熱（rè）蒸（zhēng）汽入口溫度327.5℃；再熱蒸汽出口溫度540℃，給水溫度279.5℃。汽（qì）包工作壓力18.7MPa。鍋爐額定蒸發（fā）量947.5 t∕h。過熱器係統共設置兩級噴水減溫（wēn），再熱器係統共設置**事故噴（pēn）水減溫。
大方發電有（yǒu）限公司＃1機（jī）組於2006年7月11日22：45點火（huǒ）,進入168小時試運行，於2006年（nián）7月22日4：40分（fèn）順（shùn）利通過168小時試運（yùn）行，進入商業（yè）運行（háng）階段。

2、機（jī）組投產後存在的問題（tí）：
機組投產後，在運行中（zhōng）出現*多、*麻煩的問題是鍋爐結焦比較嚴重（chóng），特（tè）別是四角翼（yì）牆及左右牆；垮焦次數特別多，僅8月份一個月內（nà）大的垮焦次數就達7次，其中1次導致鍋（guō）爐（lú）熄火（huǒ），6次導致撈渣機（jī）卡死，需投油助燃的小（xiǎo）的垮焦次數幾乎每天都有。 8月份（fèn）一（yī）個月的助燃用油高達106噸（dūn），飛灰含碳率12-15%，排煙溫度170℃以上。

3、結焦的原因分析：
3.1結焦的機理
結焦，是指在煤粉（fěn）爐（lú）的爐膛中，熔融的灰渣粘結在受熱（rè）麵上的現象，粘結物硬（yìng）度大、密（mì）度大（dà）；積渣，是（shì）指熔融的灰渣不斷積聚在受熱麵上的現象，積聚物鬆軟。結焦、積渣形成有兩個條件，一（yī）是溫（wēn）度過高，二是灰熔點過低。鍋爐結焦是個很複雜的物理化學過程，它涉及煤的燃燒、爐內傳熱、煤質的結焦特（tè）性、煤灰（huī）粒（lì）子在爐內運動以及（jí）煤灰與管壁間的（de）粘附等過程。結焦（jiāo）的形成主要有以下幾個過（guò）程：
3.1.1煤粉在（zài）燃燒過程中形態的變化
3.1.2灰粒向水冷壁的（de）輸運過程
3.1.3灰渣在管壁上的（de）粘接和（hé）結聚長大
3.2造成我廠#1爐結焦嚴重的原（yuán）因
造成我廠#1爐結焦嚴重的原因（yīn）很多，現分析（xī）如下：
3.2.1設計方麵核相儀
1）設計煤種與實際燃用煤種的特性參數（shù）相差較大，設計煤種的灰份為25.66%，而實際（jì）燃用煤種的灰份都在40%以上，有時高達47%。設計煤種的低位發熱量為22.486MJ/kg,而實（shí）際燃用煤種的（de）低位發熱量僅有17MJ/kg左右，設計爐膛熱（rè）負荷過高；輻射（shè）受熱麵布置較少，水冷壁（bì）管間距過大，吸（xī）熱量小；爐膛（táng）出口煙氣溫度選得太高（gāo）；爐膛出（chū）口流通截（jié）麵狹窄，火焰中心位置太高。
2）衛燃帶、耐火磚敷設過多。由於我廠所燃用的是極難（nán）著火和燃燒的（de）無煙煤，為了穩燃，在下（xià）爐膛水冷壁大（dà）麵積敷設耐火磚，使得燃燒區域爐（lú）膛熱負荷偏高，爐膛溫度高，熔融的煤粉極易粘附在耐（nài）火磚上結焦、積（jī）渣。停爐後檢查發現主要是（shì）耐火磚上和敷設耐火水（shuǐ）泥的部位結（jié）焦、積渣嚴重，尤其是四個小角部*為嚴重。
3.2.2燃（rán）燒調整方麵（miàn）
1）燃燒中（zhōng）空（kōng）氣量不足。燃燒過程中，若空（kōng）氣量不足，其燃燒時就不易達到完全燃燒，未完全燃燒將（jiāng）產生一氧化碳及氫（qīng）等還（hái）原（yuán）性（xìng）氣體。在（zài）煙氣中存在還原性氣體，使灰中熔點（diǎn）較高的三氧化二鐵還原成熔點很低（dī）的氧化鐵，大大降低了（le）灰熔點(可能降低300～350℃)，會形成嚴重的結焦。燃用揮發核相儀分較大的煤，如果空氣（qì）量不足，也會使（shǐ）結焦加劇。我廠#1爐剛投產，運行（háng）人員之前都是在200MW及以下的鍋爐機組中工作，且都是四角切園的鍋爐，對（duì）於300MW的（de）“W”燃燒爐（lú），都（dōu）沒有運行經驗，在（zài）操作時，比較保守，怕熄火（huǒ），風量用得小（xiǎo），所以空氣量不足，常常缺（quē）氧燃（rán）燒。
2）燃料與空氣混合**，攪拌**
鍋爐運行的配風方式（shì）也是影核相儀響結渣或積（jī）灰的主要因素。由於燃料與空氣混（hún）合不好，即使供給了正（zhèng）常所需要的空氣（qì）量，也會出現空氣量不足的問題。因為（wéi）混合攪拌**的時候，某些部分空氣多一些，則燃燒就完（wán）全，有的地方空氣少一些（xiē）則燃燒就不完（wán）全。從而造成煤在爐內燃（rán）燒**、煙氣溫度（dù）不均勻。在煙氣溫度高的（de）地方，管壁溫（wēn）度高，未（wèi）燃盡的（de）煤粉顆粒一旦粘結在上麵繼續燃燒，將形成灰粒的粘附。在燃燒不完全,產生大量的CO,使灰熔點降低,導致結渣。
混合**是由於風量調配（pèi）不恰當（例如一、二次（cì）風的比例（lì）不當），燃料及二次風調整不好所造成的。故（gù）噴燃器的結構對風粉的混合（hé）有（yǒu）著很大的影響，噴燃器的布置（zhì）不當和結（jié）構（gòu）上有缺點，往往會使結（jié）焦加劇。此外,由於爐膛內的（de）煙氣處於劇烈的運動中,煙氣成分不斷變化,同一煤種的煤灰在不同部位的灰熔點可能不同,也促進了結渣。由於我廠#1爐剛（gāng）投產，運行人員經驗不足，對設備的特性尚未完全吃透，這一問（wèn）題就顯得特別（bié）突出。
3）燃料和空氣散布不均，造成（chéng）火（huǒ）焰偏斜
火焰的偏斜是燃料和空氣散布不均所造成的。在（zài）正常運行（háng）中爐膛中心溫度應該*高，由於火焰（yàn）的偏斜將使*高（gāo）火焰層移到（dào）邊側，這樣灰就得不到足夠的冷卻，而灼熱的灰粒與（yǔ）水冷（lěng）壁受熱麵接觸的時候，就很快的粘了上去，形成焦。燃料與空氣散布不均，往（wǎng）往是由於（yú）運（yùn）行調整不及時或調整不當所致。從我廠（chǎng）停（tíng）爐後檢查左（zuǒ）右兩側牆及四角結焦較嚴重（chóng）的結果來看，就充分說明了這一（yī）問題。
3.2.3運行管理方麵核相儀
1）吹（chuī）灰打焦不及時
在鍋爐的某些受熱麵上積灰（huī）後，受熱麵變得（dé）粗（cū）糙，一有粘性的灰碰上去（qù），就很容易附在（zài）上麵。因為它是一個（gè）自動（dòng）加劇（jù）的過程。若不及（jí）時清焦（jiāo），結焦加劇，將會使鍋爐出力受到限製。
2）煤粉細度（dù）不均（jun1）勻核相儀
煤粉細度和粒度分布（bù）對鍋爐結渣有一定影響，煤粉過細、過粗均可能引起結渣。煤粉（fěn）細度視煤種與具體的鍋爐的結構而定，應（yīng）通過試驗來確定。對於直吹式製粉係統，當磨煤機出現故障時（shí），煤粉顆（kē）粒變粗，進入鍋爐的煤粉燃燒不完全，且燃燒後的灰（huī）粒容易產生（shēng）離析，撞擊爐膛受熱麵而產生結渣。由（yóu）於垮焦（jiāo），使燃燒不穩而投油（yóu）助燃，使火焰溫度升高，並促進灰熔融軟化。此外，由於煤油的燃燒速（sù）度不同，會造成局部燃燒不全、還原（yuán）性氣體增多，灰熔點降低，甚至還會造成煤粉和空氣在爐膛中分布不均勻，導致（zhì）火焰偏斜，*高焰層邊移，而使燃燒後的灰渣得不到足夠的冷卻，進而使（shǐ）灰粒（lì）與爐膛內的水（shuǐ）冷壁管接觸時，粘結在上麵而形成結渣。
3）磨煤機運行方式的影（yǐng）響
對（duì）於直吹式製粉係統，當投入爐膛兩邊磨煤機對應的火嘴時，因其邊界空氣（qì）量的不足，會造成嚴重的結焦（jiāo）。尤其是四（sì）角火嘴，B1、B4、C1、C4的長期投用。
3.2.4煤質方麵
1）燃料質量（liàng）低劣（liè）
煤內雜質偏多，灰熔點（diǎn）核相儀低，灰分大，都容易（yì）產生結焦。灰中的（de）含鐵（tiě）量和堿類的增加將灰的熔點大大降低,當煤含有較多量（liàng）硫化鐵的時候,結焦*為（wéi）嚴重。
灰分雜質的熔點溫度（dù）由表1-1可核相儀以（yǐ）清楚看到，含有的雜（zá）質不一樣而灰的熔點就會有很大（dà）的差別。灰熔化了以後，就產生了粘結性，碰到較冷的物體，就（jiù）粘（zhān）附在（zài）上邊。鍋爐的燃燒過程是很（hěn）快的，煤粉從噴燃器噴出經過加熱、烘幹、著火到燃盡的時間僅（jǐn）為2～3秒，當（dāng）灰粒通（tōng）過很高的火焰中心時，灰粒都會被熔化而成膠質狀（zhuàng）態。但是這時（shí）的灰粒還（hái）是在空間懸浮著（zhe），當灰粒上升至爐膛出口（kǒu）處的時候，由於出口煙溫比火（huǒ）焰中心溫度低，膠（jiāo）質狀態的灰（huī）粒將被冷卻凝固，這樣就不會產生結焦。但當燃燒（shāo）不完全時，就會產生一氧化碳半還原氣體，這樣使（shǐ）灰熔（róng）點溫度降低大約300～350℃促使膠質狀態的灰粒得不到凝固（gù）而結焦。管上粘結一層（céng）灰焦之後，焦與焦的粘附（fù）力強，所以灰焦粒（lì）更容易被粘住，形成一層焦，從而使管子受熱差，表麵溫度升高，更（gèng）便於焦塊（kuài）粘附（fù），結焦過程是一個自動加劇的惡性循環過程（chéng）。
    表1-1各成分（fèn）熔點溫度：
名      稱熔點溫度（℃）名      稱熔點溫度（℃）
氧化矽 1625 四氧化三鐵 1580
三氧化二鋁 2050 氧化亞鐵 1421
氧化鈣（石（shí）灰） 2570 堿類 800－1000
氧化鎂 2800 矽酸鹽 1000－1100
由於我廠在投產初期，與我廠配套的大煤礦未投（tóu）產，主要煤源為小窯煤，致使入廠煤的灰份極大，設計煤種的灰份為25.66%，而實際燃用煤種的灰份都（dōu）在40%以上，有時高（gāo）達47%。且煤中的石（shí）頭、矸石極多，更加大了結焦（jiāo）的嚴重性。
2）煤質發熱（rè）量過低核相儀
我廠設計煤種的低位發熱量為22.4核相儀86MJ/kg,而實際燃（rán）用煤種的低位發熱量僅有17MJ/kg左右，這就使使燃料消耗量大大增加，相應的灰份也會大大增加。從而更加大了結焦的嚴重（chóng）性。

4、針對（duì）結焦的（de）原因采（cǎi）取對策
為了解決結焦嚴（yán）重（chóng）的問題，我（wǒ）廠采取了以下措施：
4.1加強燃料管理
1）從幾個“W”火焰（yàn）鍋爐運行的經驗來看，煤種的變化是導致結焦的*主要的原因（yīn），特別是燃用灰熔點低、揮發份相對較高的煤種，其在下部爐膛燃燒時（shí）著火點早，火（huǒ）焰相（xiàng）對密集，造成（chéng）擴散性燃燒，下（xià）部爐膛（táng）容積熱負荷（hé）較（jiào）大，從而造成（chéng）局部高溫區壁麵結焦、積渣。因此燃用設（shè）計煤種是防（fáng）止爐膛結焦*重（chóng）要的措施。為此我廠成立了以黨委書記為組長各部門（mén）的主要領導參加的燃料（liào）管理領（lǐng）導小組，加強燃料管理（lǐ），尤其是對入廠煤的管理。
2）製定了《關於燃煤摻燒的有關規（guī）定》，要求（qiú）對入爐煤進行搭配摻燒。尤其是灰（huī）份（fèn）大的煤，要與灰（huī）份（fèn）小的煤摻燒，以降低入爐煤的平均灰份（fèn）。
3）組織人力對入廠煤中的石頭、矸石進行清理，不讓其上皮帶，更不讓其進入煤倉。
4.2加強運行管理（lǐ）
1）製（zhì）定了《關於吹灰的管理規定》，並嚴（yán）格（gé）執行，增加了吹灰的次數，尤（yóu）其（qí）是爐膛，從每天吹灰1次，增加到每天吹灰（huī）3次。
2）加強清焦工作，對看火孔、檢（jiǎn）核相儀查孔的焦，要求隨（suí）時**。
3）在四台磨煤機運行時，規定將四角火嘴，B1、B4、C1、C4停用，並將其對應的F擋（dǎng）板開（kāi）至20—30%，以補充四角風量的不足。規（guī）定能換停用中部火嘴，但不關其對（duì）應的F擋板，以補充燃燒中心風量（liàng）的不足。
4）製定了《防止結焦的（de）措施》，並嚴格執行。
4.3加強運行調整
1）降低爐膛出口煙氣溫度
當有（yǒu）充足的空氣量的時候，爐膛出口煙氣溫度是鍋爐受熱麵（miàn）結焦的決（jué）定性因（yīn）素，因此需要把爐（lú）膛出口的煙氣溫度控製在規定範圍內，一般應該比灰分的（de）軟化溫度低50℃～100℃。
為使（shǐ）爐膛出口的煙氣溫度不致過高，應采用調整爐內燃燒和減少爐內熱強度的方式進行：
①合理的使用一、二次（cì）風（fēng），使燃燒達到既快又完全，這樣爐膛出口煙氣（qì）溫度（dù）就會下降。二次風小，燃燒就不容易完全，同時火焰中心（xīn）會偏（piān）高。一次風量太大，火焰中心上移，而有的火嘴還直射後牆，引起嚴重的結焦（jiāo）。所以要調整一、二次風的風速和比例（lì）。
②減少爐膛熱負荷。維（wéi）持給水在較高的溫度下運（yùn）行（háng），減少（shǎo）從鍋爐抽出較多的飽和蒸汽量；不（bú）允許鍋爐（lú）有較大（dà）的過負荷現象，避免劇烈的增加和減少負荷。
③加速燃煤在爐膛入口處著火。核相（xiàng）儀如果著火提前了，燃料在爐膛內燃燒的時（shí）間就相應的延長，這樣，就有能（néng）降（jiàng）低爐膛出口的煙氣溫度。
2）保持適當的過剩空氣量
當煤粉燃燒時（shí），因為空氣和煤粉不（bú）可能非常均勻的接觸。因此，除了必要的空氣量以外，還需（xū）要一部分過量空氣來彌（mí）補（bǔ）。當過剩空（kōng）氣量太大（dà）時，煙氣量要增加，爐膛出口煙溫也要升高；如果空氣量太小，燃燒時又會產生一氧化（huà）碳，同時飛灰可燃物也大大增加，兩者都給結焦創（chuàng）造了條件。所以，要保持一定的過剩空氣係（xì）數。
3）保持爐膛內火焰的均勻（yún）分布和磨煤機運行方式合理性
給（gěi）粉要均勻，啟停給粉機要對（duì）稱，火焰均勻（yún）充滿爐膛，兩側（cè）吸送風機出力應均勻，不使煙風偏斜（xié）。對於（yú）直吹式製粉係統，要保（bǎo）持磨煤機（jī）火嘴對稱運行，盡量不用爐膛邊角的火嘴（zuǐ）。
4）保持合適的煤粉細度和均勻度
根據運（yùn）行（háng）經驗，現煤粉細度一般保持在R90=6-7%。
5）加強運行監視
運行中，可根據儀表指示和實際（jì）觀察來判斷（duàn）是否核相（xiàng）儀（yí）結（jié）焦。鍋爐結焦後（hòu），煤粉消耗量增加，爐膛出口煙溫升高，過熱汽溫升高且減溫水量增大（dà），鍋爐排煙溫度升高。爐膛出口結焦（jiāo）時，爐（lú）膛的負壓值還會減小，嚴重時甚至有正壓出現。此時應及時除焦，防止結焦的加劇。另外（wài）運行中要保證能及時（shí）吹灰。
6）利用（yòng）降負荷的方法
保持*低負荷20～30分鍾，可（kě）使爐膛溫度降低，焦（jiāo）塊受冷卻而自行掉下來。但此法對鍋爐運行狀態影響較大，盡（jìn）量不采用。

5、結論
通過以上分析，要從根本上解決鍋爐結焦、積渣問題，關鍵是適應負荷率和煤種變化，對爐內燃燒進行合理調節，嚴格控製燃煤煤（méi）種偏離設計煤種過多。我們在進行燃燒調整（zhěng）的同（tóng）時，改善爐膛吹灰、跟蹤爐內結焦（jiāo）、積渣情況，讓結焦消失在萌芽狀態（tài）。我廠通過上述措施的（de）執行，經過一段時間的運行觀察，結焦嚴重的問題基本得（dé）到了解決，9月份全月垮焦（jiāo）隻有三次，均未投油（yóu）助燃，撈（lāo）渣（zhā）機未被卡死過（guò），排煙溫度從原（yuán）來（lái）的170℃以上，降到160℃以下，從目前來看，效果是很明顯的。

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